- Tổng quan về đặc điểm địa hóa của trầm tích chứa nước ngầm đồng bằng châu thổ sông Hồng, Việt Nam. - ô nhiễm As trong nước ngầm tầng Holocene. - sự phân bố của As trên trầm tích và các giả thiết về sự phân bố và giải phóng As từ trầm tích ra nước ngầm. - Nghiên cứu sự phân bố của As và mối quan hệ của nó với một số thành phần hóa học khác trong nước ngầm. - Phân tích sự phân bố của As trong trầm tích tầng Holocene. - Tìm hiểu nguy cơ lan truyền As từ tầng Holocene xuống tầng Pleistocene dưới tác động của khai thác nước ngầm.. - Nước ngầm. - Lọc thấm bờ là quá trình nước mặt thấm qua đáy sông, hồ, các lớp trầm tích và đi vào tầng ngậm nước gần kề một cách tự nhiên. - Nhà máy nước Nam Dư khai thác nước ngầm ở tầng chứa nước nằm ven sông Hồng để lợi dụng sự thấm lọc bờ cưỡng bức. - Nước sông ở đây chảy qua các lớp trầm tích gần kề trong đó có tầng Holocene. - Tuy nhiên, theo các nghiên cứu mới nhất thì tầng trầm tích trẻ Holocene ở các vùng đồng bằng châu thổ có rất nhiều tiềm năng ô nhiễm As. - Nghiên cứu sự phân bố của As trong trầm tích tầng Holocene. - Góp phần tìm hiểu nguy cơ lan truyền As từ tầng Holocene xuống tầng Pleistocene dưới tác động của khai thác nước ngầm.. - Các kết quả của luận văn đã được trình bày poster tại Hội nghị Quốc tế về Asen trong nước ngầm khu vực Nam Á, tháng 11/2011 tổ chức tại Hà Nội.. - Đặc điểm địa hóa của trầm tích chứa nước ngầm đồng bằng châu thổ sông Hồng, Việt Nam. - Cột trầm tích kỉ Đệ Tứ ở khu vực Hà Nội có bề dày từ 50 đến 90 m và có cấu trúc địa chất phức tạp bởi vì khu vực này đã biến đổi từ một khu vực tích tụ trầm tích dưới mực nước biển thành một khu vực chịu sự phong hóa và xói mòn nằm trên mực nước biển.. - Trầm tích ở các tầng ngậm nước phía dưới tích tụ trong suốt thời kì Pleistoncene (tầng Pleistocene), được xem là trầm tích biển cạn cấu thành từ lớp phiến cát và đất sét. - Những trầm tích này có một lớp sỏi cứng với màu sắc nâu nhạt giống như sự phong hoá đá ong như là một chỉ thị cho các điều kiện oxy hoá sau quá trình tích tụ. - Sự thể hiện các điều kiện oxy hoá của trầm tích này có thể được giải thích bằng mực nước biển hạ thấp tương ứng với băng hà cực đại lần cuối cùng - lúc đó mực nước biển hạ thấp xuống độ sâu 120m so với mực biển hiện tại hoặc quá trình nâng lên của vỏ trái đất tương ứng với trầm tích cao tại Vịnh Bắc bộ.. - Những lớp trầm tích ở các tầng ngậm nước phía trên lắng đọng trong suốt thời kì Holocene (tầng ngậm nước Holocene) được chứng minh là đã lắng đọng trong một môi trường có sự thay đổi, từ bãi thoát triều là chủ yếu đến đồng bằng lũ tích bị ảnh hưởng bởi dòng triều. - Tầng ngậm nước Holocene bao gồm các trầm tích cát 25-40m với sự đan xen giữa đất sét và đất bùn có chứa than bùn và xác thực vật.. - Tầng cách nước Pleistocene – Holocene được thành tạo chủ yếu bởi cát sét mịn xám xanh tướng đầm phá và đầm lầy ven biển hệ tầng Hải Hưng ở phần trên và trầm tích mịn nguồn gốc sông - biển hệ tầng Vĩnh Phúc ở phần dưới. - Trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc được phong hóa, bào mòn (hình 1.6.) có màu đỏ vàng đến cam. - Qua đây ta thấy, tầng Holocene là tầng địa chất bao gồm trầm tích và nước ngầm.. - Trầm tích tầng này có tuổi trẻ hơn so với các tầng địa chất khác, hình thành vào thời kì Holocene. - Vì trẻ và một phần được hình thành vào thời kì biển tiến (hệ tầng Thái Bình) nên trầm tích Holocene chứa nhiều chất hữu cơ, có môi trường khử mạnh mẽ. - Chính vì điều này, tầng Holocene được biết đến như là một môi trường thuận lợi cho việc giải phóng As từ dạng rắn trên trầm tích thành dạng hòa tan đi vào nước ngầm. - Ô nhiễm As trong nước ngầm tầng Holocene. - Ô nhiễm As nước ngầm tầng Holocene trên thế giới. - Nước ngầm những vùng này có nồng độ As dao động trong một khoảng rộng từ <. - Các giếng khai thác nước từ trầm tích già Pleistocene của miền Barind và Madhupur là miền trung và miền bắc Băng-la-đét cũng không gặp phải vấn đề về As.. - Đặc trưng của nước ngầm có nồng độ As cao ở lưu vực Bengal là hàm lượng các chỉ số sau cao: Fe (>. - Tuy nhiên mối tương quan nghịch giữa As và SO 4 lại rất phổ biến trong nước ngầm. - Một số nước ngầm ở Bangladesh có môi trường khử đủ mạnh để quá trình sinh CH 4 xảy ra.. - Độ sâu các giếng phụ thuộc vào độ dày của lớp trầm tích bở rời phía dưới. - Do đó nồng độ As ở trong nước ngầm vùng này cũng được biết đến ít hơn. - Tất cả các giả thiết về nguồn gốc của của As trong nước ngầm đều cho rằng As được giải phóng ra từ trầm tích. - Tuy nhiên trạng thái oxi hóa, kiểu liên kết và sự phân bố của As trên các pha rắn trong trầm tích quyết định tính linh động của nó. - Phần tiếp theo, tác giả luận văn sẽ trình bày về vấn đề sự phân bố của As trên trầm tích.. - Sự phân bố của As trên trầm tích. - Qua các kết quả nghiên cứu về sự phân bố của As trên trầm tích dựa trên phương pháp chiết trình tự, chúng ta có thể nhận thấy rằng phần lớn As liên kết với các pha rắn Fe, một phần nhỏ là dạng ion dễ trao đổi và phần còn lại liên kết với các khoáng sulfua.. - Trong luận văn này, tác giả cũng đã sử dụng qui trình chiết của Wenzel đưa ra để nghiên cứu sự phân bố của As trên trầm tích vùng nghiên cứu nhưng có cải tiến đề phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm và chọn lọc cho mối liên kết của As với các thành phần pha rắn của trầm tích như sau:. - Bởi vậy, axit HNO 3 đậm đặc 65% được dùng để phá mẫu trầm tích.. - Như vậy theo các nghiên cứu cho thấy, nếu xét trong nước thì As thường có mặt với nồng độ cao ở nước ngầm thuộc tầng chứa nước trẻ Holocene vùng đồng bằng châu thổ. - Tuy nhiên cơ chế nào đã đưa As từ trầm tích vào nước ngầm ở các vùng châu thổ? Trong khi đó, cũng ở vùng đồng bằng châu thổ nhưng tại sao tầng chứa nước Pleistocene già hơn thì nguy cơ ô nhiễm As ít hơn. - Để giải quyết những câu hỏi này, chúng ta sẽ cùng xem xét các giả thiết về sự phân bố và giải phóng As từ trầm tích ra nước ngầm.. - Các giả thiết về sự phân bố và giải phóng As từ trầm tích ra nước ngầm. - Đầu tiên các hạt trầm tích mang theo nhiều vật chất hữu cơ được lắng đọng và vùi lấp nhanh chóng. - Tất cả đã tích tụ lại theo thời gian và tạo nên lớp trầm tích trẻ châu thổ. - Theo thời gian, các lớp trầm tích này càng ngày càng dày lên tạo thành nhiều lớp khác nhau. - Hàm lượng cacbon hữu cơ trong các trầm tích bị chôn vùi quyết định tốc độ hình thành điều kiện khử. - Quá trình này đồng thời làm cho As rời khỏi quặng sắt và tan trong nước ngầm. - Sự lưu chuyển của các dòng nước ngầm theo thời gian. - Bởi vậy, các điều kiện địa hóa được mô tả ở trên có thể giải thích cho sự giải phóng As vào nước ngầm nhưng không đủ để giải thích cho sự phân bố của nước ngầm có As cao như đã được phát hiện. - Qua đó ta thấy những trầm tích sâu hơn và già hơn thuộc tầng Pleistocene với ít nhất là 25-125 nghìn năm tuổi chịu tác động của dòng chảy nước ngầm với thời kì dài hơn so với trầm tích Holocene lắng đọng trong suốt 5 – 10 nghìn năm qua, do có gradien thủy lực cao hơn trong suốt kỉ Pleistocene khi mực nước biển thấp hơn đến 130m so với ngày nay. - Bởi vậy, As trong các trầm tích sâu có thể bị rửa trôi trước đó. - Qua những phần tác giả luận văn đã trình bày như ở trên, ta thấy: As thường xuất hiện với nồng độ cao gây nên sự ô nhiễm nước ngầm trong tầng chứa nước trẻ Holocene vùng đồng bằng châu thổ. - Trong khi đó, theo các nghiên cứu cho thấy, trong trầm tích phần lớn As liên kết với các pha rắn của Fe. - Tại vùng đồng bằng châu thổ, lớp trầm tích phù sa trẻ chứa nhiều vật chất hữu cơ, dưới tác dụng của các vi sinh vật yếm và kị khí đã hình thành nên môi trường khử là môi trường thuận lợi cho quá trình khử hòa tan các hydroxit Fe, từ đó đưa As từ trầm tích vào nước ngầm. - Tầng trầm tích Pleistocene già hơn, nằm sâu hơn so với tầng Holocene ít bị ô nhiễm As hơn có thể do chịu sự rửa trôi lâu hơn của các dòng nước ngầm qua các thời kì băng hà và gian băng. - Bởi vậy luận văn này được thực hiện với mục tiêu là đánh giá tình trạng As ở khu vực Nam Dư thông qua việc nghiên cứu hàm lượng As hấp thu trong trầm tích cũng như trong nước ngầm tầng Holocene và quan hệ của nó với các thành phần hóa học khác. - 10 mẫu trầm tích ở độ sâu từ 4m đến 42m. - Một số các chỉ số hóa học trong nước ngầm như As, Fe, PO 4 3-. - Sự phân bố của As và mối quan hệ As và một số thành phần hóa học khác trong nước ngầm. - Sự phân bố As trong nước ngầm theo độ sâu. - Tuy nhiên ở độ sâu 2,5 - 3m có As xuất hiện với nồng độ khá cao có thể do ngay tại đó, những hạt trầm tích phù sa mới lắng đọng chứa nhiều chất hữu cơ lớn đến nỗi mặc dù gần bề mặt nhưng sự oxi hóa chất hữu cơ của các vi sinh vật đã tạo ra môi trường khử đủ mạnh khiến quá trình khử hòa tan các oxit sắt xảy ra và giải phóng As vào nước. - Điều này cho thấy, môi trường nước ngầm ở đây là môi trường mang tính khử.. - Bằng chứng này chứng tỏ rằng, sự có mặt của As (III) trong nước ngầm có liên quan chặt chẽ đến sự có mặt của Fe 2. - trong khi đó, sự khử các oxit Mn không gây ra sự có mặt của As trong nước ngầm. - Điều này phù hợp với giả thuyết về nguyên nhân giải phóng As từ trầm tích vào nước ngầm là do phản ứng khử hòa tan hydroxyt sắt (III) thành Fe (II) kéo theo sự giải hấp phụ của As trên các kết tủa đó, kết quả là làm cho nồng độ As trong nước ngầm tăng lên. - vào nước ngầm. - Và ở nước ngầm tại Nam Dư giữa nồng độ amoni với As(III) và Fe 2+ đều có tương quan khá tốt (hình 4).. - Sự phân bố của As trong trầm tích tầng Holoc ene. - Phân bố As và Fe theo độ sâu và tỉ lệ % từng dạng As, Fe trong trầm tích tầng chứa nước Holocene tại Nam Dư.. - Mực nước ngầm. - Qua đó ta thấy lượng As tổng chiết được lớn nhất là 64 nmol/g tương đương 4,8µg/g tại trầm tích ở độ sâu 34,5m, lượng Fe chiết được lớn nhất lên tới 365 µmol/l tương đương 20,5 mg/g tại trầm tích ở độ sâu 30,7m. - Rất nhiều thí nghiệm chiết As trong trầm tích đã được tiến hành và đưa ra kết quả rằng nồng độ As tổng trong trầm tích tầng chứa nước Băng-la-đét nhìn chung nhỏ hơn 3µg/g (Dieke 2007). - Và theo báo cáo của Jenny Norrman (2008), trầm tích ở Nam Dư chứa nồng độ As trong khoảng 2 – 16 µg/g. - Điều này chứng tỏ, trầm tích ở Nam Dư và ở Băng-la-đét chứa hàm lượng As ở mức trung bình so với thế giới. - Trong khi đó nước ngầm ở Băng-la-đét nổi tiếng về ô nhiễm As với hàm lượng As có thể lên đến hàng nghìn µg/L. - Do đó hàm lượng As tổng trên trầm tích không phải yếu tố duy nhất quyết định mức As trong nước ngầm. - Điều này cũng đã từng được tác giả Michael Berg (2007) nhận ra trong một nghiên cứu ở Vạn Phúc, Thanh Trì, Hà Nội khi không tìm thấy mối quan hệ nào giữa hàm lượng As tổng có trong trầm tích và hàm lượng As hòa tan đo được trong nước ngầm các giếng gần đó. - Tuy nhiên dưới điều kiện thích hợp chỉ một hàm lượng nhỏ As trong trầm tích cũng có thể dẫn tới sự giải phóng ồ ạt As, khiến nước ngầm có hàm lượng As đáng kể.. - Sự phân bố của As trong trầm tích cho thấy chỉ có một lượng As rất nhỏ (0.5- 3.1nmol/g) chiếm khoảng 3-5% là dạng ion tương tác bề mặt yếu. - Ở mẫu trầm tích 4,3m, kết quả thí nghiệm chiết cho thấy có khoảng 15% là Fe hoạt động liên kết cùng 8% lượng As tổng. - Trong một nghiên cứu mới của Dieke Postma và cộng sự (2010), nhóm tác giả này đã tiến hành thực hiện phép chiết trên các trầm tích được lấy cả ở vùng có tính oxi hóa lẫn vùng có tính khử bằng tác nhân axit HCl và axit ascorbic ở điều kiện pH =3. - Kết quả cho thấy, ở trầm tích vùng oxi hóa, lượng Fe(II) được chiết bởi axit HCl là rất ít, nhưng khi chiết bằng axit ascorbic thu được Fe với hàm lượng lớn. - Trong khi đó, ở trầm tích có tính khử kết quả hoàn toàn khác với lượng Fe(II) được giải phóng ra khi chiết bằng HCl và ascorbic là ngang nhau. - Giả sử điều này cũng đúng với trầm tích ở vùng nghiên cứu thì trầm tích ở độ sâu 4,3m có tính oxi hóa, các trầm tích ở các độ sâu còn lại có tính khử.. - Điều này chứng tỏ ở các trầm tích nghiên cứu, các khoáng Fe tinh thể có khả năng liên kết với As rất lớn. - Kết quả này có phần khác với nhận định của tác giả Jenny Norrman (2008) cũng thực hiện phép chiết theo trình tự trên trầm tích Nam Dư phát hiện thấy hầu như As liên kết với các khoáng sulfit.. - Nếu tỉ lệ này càng cao As càng khó bị giải phóng ra nước ngầm. - Trong trầm tích khu vực nghiên cứu, tỷ lệ mol Fe/As trung bình ở tất cả các pha liên kết đều >. - cũng cho thấy hàm lượng As và Fe trong trầm tích pha sắt tinh thể có mối tương quan khá chặt chẽ.. - Nồng độ As trong nước ngầm tầng Holocene biến đổi theo độ sâu. - Điều đáng chú là nước ngầm phần trên của tầng Pleistocene cũng có hiện tượng ô nhiễm As với nồng độ từ 0,72 - 1 µmol/L.. - Khử hòa tan sắt là quá trình giải phóng As từ trầm tích vào nước ngầm ở địa bàn nghiên cứu thể hiện ở sự tương quan chặt chẽ giữa hàm lượng As và một số thông số đại diện cho môi trường khử như: Fe, Mn, NH 4. - As phân bố trong trầm tích tầng Holocene với hàm lượng từ 1- 5 mg/kg, được phân bố trên nhiều pha khác nhau nhưng chủ yếu là pha Fe tinh thể (~40. - Trong đó, As và Fe trên pha sắt tinh thể có mối tương quan khá chặt chẽ, chứng tỏ pha sắt tinh thể là nguồn đưa As vào nước ngầm. - Tuy nhiên trong trầm tích không chứa sắt dạng hoạt động.. - Mai Thanh Đức (2007), “Lý giải hiện tượng ô nhiễm asen trong nước ngầm trên cơ sở nghiên cứu sự giải phóng asen khỏi oxit sắt trong trầm tích ở điều kiện môi trường khử”, Luận văn thạc sĩ khoa học Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội.